大型フォーマットCO₂レーザーマーキング機用F-θレンズの設計

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レーザーマーキング技術の概要と応用

基本的に、空気圧式マーキングなどの従来のマーキング方法に取って代わっています。レーザーマーキングは、マイクロエレクトロニクス産業、自動車製造、航空宇宙、繊維、芸術作品など、多くの分野で広く利用されています。これは、高エネルギー密度のレーザー光線を対象物に照射し、材料に物理的または化学的な変化を引き起こさせ、ワーク表面に優れた均一性を備えた任意の模様や文字を形成する技術です。このプロセスがいわゆるレーザーマーキングです。

F-theta レンズの重要性と既存製品の限界

F-thetaレンズはレーザーマーキング機器の主要コンポーネントであり、その性能はマーキングプロセスの品質に直接影響を与えます。現在、国内外で多くの企業がf-thetaレンズの研究開発に取り組んでいます。例えば、ドイツのRodenstock GmbHやLinos GmbH、シンガポールのSingapore Wavelength Pte. Ltd.、中国科学アカデミー（CASIOE）の光学研究所の光学加工部門などは、それぞれ独自の製品シリーズを開発しています。しかし、これらのf-thetaレンズの作業領域が300mm×300mmに達すると、構造が比較的複雑になったり、レンズ自体がかなり厚くなったりする傾向があります。また CO₂レーザー 10.6μmの波長を持つ赤外線を発生させるため、赤外線用材料は比較的高価です。そのため、構造がシンプルで作業領域が広いf-thetaレンズを改めて設計する必要があります。

レーザーマークマシンの動作原理

レーザーマーキング機の作動原理は以下の通りです。入射レーザーはまずスキャニングシステムを通過し、スキャニングシステムから出射されたビームは光学系を介して焦点面に集束し、これによりレーザーマーキングを実現します。

2群レンズfシータレンズの設計案および性能

2群レンズfシータレンズが設計されました。構造のシンプルさおよびレンズの薄型化を最大限に実現する条件のもと、スキャン領域を拡大しました。視野ゼロ、0.7視野、および全視野におけるシステムの平均光斑はすべて対応するエアリーディスク内に収まっています。システムのMTF（変調伝達関数）曲線は回折限界に近く、これは要件を満たしています。 CO₂レーザーマーキング機 f-thetaレンズ用。この設計結果から、構造を簡略化しコストを削減しながらも、本f-thetaレンズシステムは広い作業領域を実現し、優れたフラットフィールド性能を備えていることが分かる。これは、優れた集光性能と小さな歪みによって特徴付けられる。

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